CN110746574A - 一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料 - Google Patents

一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，其由A组分和B组分制得，所述A组分由原料制得，原料包括下述重量份的组分：聚醚多元醇60‑80重量份、催化剂0.5‑3重量份、泡沫稳定剂0.5‑1.5重量份、去离子水0.6‑1重量份、MFA 6‑30重量份、三乙烯二胺0.06‑0.1重量份，所述B组分为60‑100重量份的多亚甲基多苯基多异氰酸酯。本发明的基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，耐热性能好、压缩强度高、极限氧指数较高，并具有良好的阻燃性能。

Description

一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料
技术领域
本发明涉及聚氨酯改性领域，具体涉及一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质 泡沫塑料。
背景技术
聚氨酯泡沫塑料(RPUF)是一种新型的高分子合成材料，具有优良的力学性能、声学性能、 电学性能和化学性能。但是常温下聚氨酯硬泡极限氧指数只有17，很容易燃烧，不能满足使 用要求，寻找一种高效环保阻燃聚氨酯硬泡的方法势在必行。一般提高阻燃性有两种方法： 物理添加和化学合成。两种方法各有优劣，物理添加型阻燃剂操作简单，适合大规模生产和 利用，但是阻燃剂颗粒大小会影响聚氨酯发泡过程，并且会影响其机械性能；化学反应型阻 燃剂效果良好，对孔泡影响较小，但是制备过程复杂，并会产生大量的有毒副产物。因此， 寻找一种结合两种优势摒弃两种劣势的方法是很有价值的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，以解 决背景技术中出现的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫 塑料，其由A组分和B组分制得，所述A组分由原料制得，原料包括下述重量份的组分：聚 醚多元醇60-80重量份、催化剂0.5-3重量份、泡沫稳定剂0.5-1.5重量份、去离子水0.6-1 重量份、MFA 6-30重量份、三乙烯二胺0.06-0.1重量份，所述B组分为60-100重量份的多 亚甲基多苯基多异氰酸酯。
进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述泡沫稳定剂为硅油。
进一步的，所述MFA通过下述步骤制得：
(1)在250ml的四口烧瓶中加入2.4ml甲醛溶液和10g三聚氰胺，再加入130ml的水，然后用一定浓度的氢氧化钠调节PH到9-10，在60℃下反应到溶液变澄清；
(2)加入5g粉煤灰，再加入阿拉伯树胶作为分散剂，用冰醋酸调节PH到4-6，反应2-3 个小时；
(3)然后进行过滤，反复洗涤直到PH为7时，烘干，即可得到MFA(微胶囊化粉煤灰)。
进一步的所述MFA的用量为15-20份。
本发明还提供一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法，其 包括下述步骤：
(1)将聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、三乙烯二胺、去离子水、MFA依次加到烧杯中，机械搅拌混合，得到质地均一的粘稠状液态混合A组分；
(2)然后将准确称量好的B组分多亚甲基多苯基多异氰酸酯加入混合好的A组分中快速 搅拌10秒左右，快速倒入到磨具中成型；
(3)在烘箱中加热烘干，熟化，脱模，即得所述阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料。
本发明带来的有益效果：本发明用三聚氰胺和甲醛合成预聚体作为囊材，用原位聚合法 制备MFA，然后制备了包含不同含量MFA的聚氨酯硬质泡沫塑料，提高了聚氨酯硬泡的分解 温度和残碳量，对聚氨酯硬泡的阻燃性能和密度也有很大帮助，提高了硬质泡沫体的阻燃性 能，并且显著提高了聚氨酯硬泡的压缩性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例，对本发明作进一 步地详细说明。
本发明以三聚氰胺和甲醛合成前聚体作为囊材，采用原位聚合的方法，制备微胶囊化粉 煤灰(MFA)，然后制备了包含不同含量MFA的聚氨酯硬质泡沫塑料。
MFA的制备方法：在250ml的四口烧瓶中加入2.4ml甲醛溶液和10g三聚氰胺，再加入 130ml的水，然后用一定浓度的氢氧化钠调节PH到9-10，在60℃下反应到溶液变澄清，然后加入5g粉煤灰，再加入阿拉伯树胶作为分散剂，用冰醋酸调节PH到4-6，反应2-3个小 时。然后进行过滤，反复洗涤直到PH为7时，烘干，即可得到微胶囊化粉煤灰(MFA)。
聚氨酯硬泡制备方法：本文采用一步合成法，水作为反应型发泡剂，制备了基于MFA的 聚氨酯硬质泡沫塑料(MFA-RPUF)。具体的制备方法如下：将聚醚多元醇、催化剂(二月桂 酸二丁基锡)、泡沫稳定剂(硅油)、三乙烯二胺，去离子水，MFA依次加到烧杯中，机械搅 拌混合，得到质地均一的粘稠状液态混合A组分。然后将准确称量好的B组分多亚甲基多苯 基多异氰酸酯(PAPI5005)加入混合好的A组分中快速搅拌10秒左右，快速倒入到磨具中成型。 在烘箱中加热烘干，熟化，脱模。
本发明的配方：其中，A组分：聚醚多元醇60-80重量份，催化剂0.5-3重量份，泡沫稳定剂0.5-1.5重量份，去离子水0.6-1重量份，MFA6-30重量份，三乙烯二胺0.06-0.1重 量份。B组分：多亚甲基多苯基多异氰酸酯：60-100重量份。
同时，本发明考察了MFA含量对硬质泡沫塑料阻燃性能、热性能、机械性能、尺寸稳定 性和表观形态的影响。发现MFA含量会提高聚氨酯硬泡的分解温度和残碳量，对聚氨酯硬泡 的阻燃性能和密度也有很大帮助，极限氧指数达到了25.9，并且显著提高了聚氨酯硬泡的压 缩性能。
MFA含量对聚氨酯硬质泡沫塑料氧指数的影响如表1所示，MFA含量对硬质泡沫塑料拉伸 性能和断裂伸长率的影响如表2所示，MFA含量对硬质泡沫塑料压缩强度的影响如表3所示。
表1 MFA含量对氧指数的影响
Figure BDA0002253847450000031
从表1可以看出，随着微胶囊化粉煤灰(MFA)含量的增大，聚氨酯硬质泡沫塑料氧指数 的氧指数随之增大。氧指数越大，材料越不容易点燃，也就越具有阻燃效果。
表2 MFA含量对拉伸性能和断裂伸长率影响
Figure BDA0002253847450000032
从表2可以看出，随着微胶囊化粉煤灰(MFA)含量的变化，聚氨酯硬质泡沫塑料的拉伸 强度以及断裂伸长率随之改变。其中，材料的拉伸性能随着MFA含量的增大有递减的趋势， 材料的断裂伸长率，在MFA含量为15％的时候，有最大值，最大断裂伸长率为37％。
表3 MFA含量对压缩强度的影响
Figure BDA0002253847450000033
从表3可以看出，随着微胶囊化粉煤灰(MFA)含量的提高，聚氨酯硬质泡沫塑料的压缩 强度也有所提高。
通过电镜扫描不同MFA含量(6％、12％、18％、24％)的聚氨酯硬质泡沫塑料，发现随着 MFA含量的增加，MFA在聚氨酯硬质泡沫塑料内部分散得越来越不均匀，当MFA含量24％时， 聚氨酯硬质泡沫塑料的内部结构受到破坏。
综合聚氨酯硬质泡沫塑料的氧指数以及机械强度，本发明中MFA较适宜的添加量为15-20 重量份。
本发明的基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，耐热性能好、压缩强度 高、极限氧指数较高，并具有良好的阻燃性能。
本发明改善了粉煤灰分散性差的缺点，用三聚氰胺和甲醛合成预聚体作为囊材，用原位 聚合法制备MFA，然后制备了包含不同含量MFA的聚氨酯硬质泡沫塑料，并且考察了MFA含 量对对聚氨酯硬泡阻燃性能、热性能、机械性能、尺寸稳定性和表观形态的影响。发现添加 适量MFA可使得聚氨酯硬质泡沫塑料的热稳定性更好；同时提高了聚氨酯硬质泡沫塑料的氧 指数，提高了硬质泡沫体的阻燃性能和压缩性能，而对其尺寸稳定性以及机械性能影响较小。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，其特征在于，其由A组分和B组分制得，所述A组分由原料制得，原料包括下述重量份的组分：聚醚多元醇60-80重量份、催化剂0.5-3重量份、泡沫稳定剂0.5-1.5重量份、去离子水0.6-1重量份、MFA 6-30重量份、三乙烯二胺0.06-0.1重量份，所述B组分为60-100重量份的多亚甲基多苯基多异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述泡沫稳定剂为硅油。
3.如权利要求1所述的基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，其特征在于，所述MFA通过下述步骤制得：
(1)在250ml的四口烧瓶中加入2.4ml甲醛溶液和10g三聚氰胺，再加入130ml的水，然后用一定浓度的氢氧化钠调节PH到9-10，在60℃下反应到溶液变澄清；
(2)加入5g粉煤灰，再加入阿拉伯树胶作为分散剂，用冰醋酸调节PH到4-6，反应2-3个小时；
(3)然后进行过滤，反复洗涤直到PH为7时，烘干，即可得到MFA。
4.如权利要求1所述的基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料，其特征在于，所述MFA的用量为15-20份。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的基于微胶囊化粉煤灰制备的阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：
(1)将聚醚多元醇、催化剂、泡沫稳定剂、三乙烯二胺、去离子水、MFA依次加到烧杯中，机械搅拌混合，得到质地均一的粘稠状液态混合A组分；
(2)然后将准确称量好的B组分多亚甲基多苯基多异氰酸酯加入混合好的A组分中快速搅拌10秒左右，快速倒入到磨具中成型；
(3)在烘箱中加热烘干，熟化，脱模，即得所述阻燃聚氨酯硬质泡沫塑料。
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